7 Июня 2019

Три факта о Юмагузинской ГЭС

«Кислород.ЛАЙФ» побывал на второй по мощности ГЭС в Башкортостане. Гидроузел построен на реке Белой, для защиты от наводнений и рационального распределения годового стока в интересах мощных промышленных центров Стерлитамакской агломерации.

Поделиться в социальных сетях

Юмагузинская ГЭС – средненапорная приплотинная гидроэлектростанция «каньонного» типа, построенная на реке Белой в Кугарчинском районе Республики Башкортостан, близ деревни Верхнебиккузино.

Ее мощность – всего 45 МВт.

Это более чем в 10 раз меньше, чем, например, у Новосибирской ГЭС «РусГидро». И почти в четыре раза меньше, чем у самой мощной ГЭС в Башкирии – Павловской (166 МВт). Оба этих объекта входят в структуру ООО «Башкирская генерирующая компания» (БГК, принадлежит госхолдингу «Интер РАО»).

Но ГЭС - лишь часть Юмагузинского гидроузла, основное предназначение которого – защита от наводнений и рациональное распределение годового стока реки Белая в интересах мощных промышленных центров Стерлитамакской агломерации.

Александр Попов
20190531_104736.jpg

Факт №1. Построена «с нуля» в России 

Пик гидроэнергетического строительства в СССР пришелся на 1950-1970-е годы. В то время в Башкортостане была построена и Павловская ГЭС – на реке Уфе, притоке Белой. На главной же реке республики собирались строить другую станцию – мощную Иштугановскую; створ для нее был подобран примерно в 14 км ниже нынешнего, Юмагузинского. Тогда успели вскрыть несколько карьеров, возвели поселок гидростроителей Юмагузино и начали отсыпать плотину. «Если бы это водохранилище было построено, то места бы там стали нашей башкирской Венецией. Потому что берега там пологие и зона отдыха была бы хорошей», - говорит начальник Юмагузинской ГЭС Сергей Маликов

Проект прорабатывался по линии водохозяйственного, а не энергетического ведомства – это роднило его, например, с Крапивинским гидроузлом, который примерно в те же 1980-е начинали строить в Кузбассе. Практически идентична и судьба этих проектов – на закате Советского Союза, во-первых, у центра закончились деньги. А, во-вторых, подобные стройки стали тогда излюбленной мишенью для критики активизировавшихся экологов, пользовавшихся поддержкой общественности (справедливости ради стоит отметить, что Иштугановское водохранилище могло затопить очень обширные территории; в том числе под воду ушла бы и деревня Верхнебиккузино). В итоге на волне протестов и коллапса государства к концу 1980-х работы практически на всех спорных гидроэнергетических объектах были свернуты. От Иштугана осталась часть недостроенной плотины, к настоящему времени заросшая деревьями. 

В 1990-х годах проект гидроузла был существенно переработан институтом «Гидропроект». Створ передвинули вверх по течению Белой, что позволило «зажать» более компактное водохранилище в границах узкого горного каньона, минимизировав за счет этого площадь зоны затопления. Возведение гидроузла, который назвали Юмагузинским (с ударением на «У»), началось в 1999 году и, несмотря на участие в финансировании целого ряда компаний, велось исключительно быстрыми темпами. Турбины здесь начали монтировать в конце 2002 года, 10 июня 2003 года перекрыли русло реки, гидроагрегаты последовательно запустили в 2004-2005 годах, а полностью завершили стройку в 2007 году.

В современной России, за исключением Нижне-Бурейской ГЭС «РусГидро» в Амурской области, больше «с нуля» объекты такого масштаба в гидроэнергетике не строили – все остальные вводы, как правило, были завершением советских «долгостроев». Уникальны и сроки строительства Юмагузинского гидроузла – столь быстро и слаженно подобные сооружения не возводили даже в годы СССР. 

При этом конкретно на ГЭС пришлось примерно 15% от общей стоимости всего Юмагузинского гидроузла – в ценах 2000 года это 800 млн рублей. Кроме станции, в состав сооружений входит каменно-земляная плотина длиной 540 метров и высотой 65 метров, поверхностный береговой паводковый водосброс на правом берегу и донный водосброс-водовыпуск на левом берегу. Выбор именно такого типа плотины был не случаен – она просто дешевле: со времен начала работы над Иштугановским гидроузлом в автомобильной доступности от створа остались разработанные карьеры. Оставалось лишь перевезти породу до котлована. Сэкономив на этом, вложились в надежность и безопасность: в основании плотины устроены фильтрационные инъекционные завесы глубиной до 160 метров – грунты в Башкирии карстовые, пришлось укреплять сооружение «с запасом». 

Кстати, это обстоятельство входило в перечень рисков, которые несет строительство Юмагузинского гидроузла экологии Башкортостана (основные собраны, например, вот в этой публикации, повторяться не станем). Как показали годы эксплуатации, опасения во многом не подтвердились – зато плюсов от объекта республика получила намного больше.

Александр Попов
В состав сооружений Юмагузинского гидроузла входит, кроме ГЭС, каменно-земляная плотина длиной 540 метров и высотой 65 метров, поверхностный береговой паводковый водосброс на правом берегу и донный водосброс-водовыпуск на левом берегу.

Факт №2. Электроэнергия – не главное

Хотя к ГЭС всегда приковано повышенное внимание общественности, нельзя забывать, что каждый гидроузел всегда выполняет несколько функций. И выработка электроэнергии за счет перегораживания рек плотинами – не самая главная из них; но только эта возможность помогает окупать вложения.

Как уже было сказано выше, гидроузлы на реке Белой в советские годы прорабатывались в водохозяйственных целях. Основные задачи Юмагузинского водохранилища (его площадь 35,6 кв. км, а полезный объем при НПУ – 435 млн кубометров) – ликвидация дефицита водопотребления и противопаводковая защита городов и поселений в среднем течении реки Белой, прежде всего – крупной Стерлитамакской агломерации, где расположены мощные химические и нефтехимические комплексы (Стерлитамак, Салават, Ишимбай, Мелеуз, Кумертау). И проживает в общей сложности 650 тыс. человек. Дело в том, что на две-три недели весеннего паводка приходится около 70-80% всего годового стока реки Белой. Паводки ранее приводили к подтоплениям населенных пунктов и сельхозугодий, сильно размывали берега. Плотина позволяет удерживать вешние воды в водохранилище и обезопасить нижний бьеф от буйства природы.

Но важнее и то, что гидроузел (в паре с расположенным на притоке Белой водохранилищем Нугушской ГЭС) помогает в целом рационально расходовать накопленную воду в течение всего года, с пользой для народного хозяйства и без ущерба для природы. Ведь после паводка всегда наступает летняя и осенняя межень, и воды уже не хватает – за счет сработки водохранилища проблему удается свести на нет. 

На ГЭС рассказывают, как в аномально маловодном 2010 году благодаря совместному использованию регулирующих емкостей Юмагузинского и Нугушского водохранилищ удалось предотвратить чуть ли не экологическую катастрофу, которая могла возникнуть из-за крайне низкой приточности реки Белой. Например, 10 июля 2010 года приточность составила всего 4,21, а 8 августа того же года – 3,05 кубометра в секунду. Можно сказать, что в реку тогда стекал просто тоненький горный ручеек. Суммарные же пропуски с водохранилищ тогда составили 33 кубометра в секунду и подпитали реку. Иначе Белая в створе Стерлитамака, где работает крупный газоперерабатывающий комбинат «Газпрома», осталась бы без воды. 

Юмагузинское водохранилище относится к водоемам сезонного регулирования, но по факту, как отметил «Кислород.ЛАЙФ» начальник ГЭС Сергей Маликов, работает в режиме суточного регулирования. «Наполнение водохранилища происходит весной, поскольку питание у Белой в основном снеговое. Я знаю, что, например, в Сибири бывают еще и осенние паводки сильные, за счет дождей. Здесь такого нет – наша задача: аккумулировать основные объемы по весне и гарантированно сбрасывать в нижний бьеф не менее 20 кубометров в секунду». 

При НПУ в 260 метров Балтийской системы отметка ФПУ водохранилища составляет 270 метров БС! «Это наша уникальная особенность – такой разброс в отметках. Дело в том, что водохранилище набирается очень быстро за весну. А при крайне высоком половодье аккумулировать воду в пределах НПУ и балансировать сбросами, не допуская при этом излишних подтоплений в нижнем бьефе, достаточно сложно. Для того, чтобы эти скачки сглаживать, здесь и запроектирован перепад в 10 метров», - объясняет Маликов. А учитывая, что отметка УМО составляет 225 метров, в рамках предпаводковой сработки уровень водохранилища понижается аж на 30 метров! Выработка электроэнергии при таких сбросах – приятный бонус, позволяющий еще и зарабатывать деньги.

Александр Попов
При НПУ в 260 метров Балтийской системы отметка ФПУ составляет 270 метров БС! Учитывая, что отметка УМО равна 225 метров, в рамках предпаводковой сработки уровень водохранилища понижается аж на 30 метров!

Факт №3. Очень автоматизированная ГЭС

Хоть выработка - и не главное, ГЭС на Юмагузинском гидроузле - одна из самых уникальных и современных в России. От донного водосброса-водовыпуска берут начало три тоннельных водовода, каждый по 3,2 метра в диаметре, по которым вода подается к турбинам. Хотя тоннель имеет длину в 380 метров, ни о какой деривации в данном случае речи не идет – при такой компоновке на ГЭС потери по напору могут составлять не более одного-полутора метров.

Здание ГЭС берегового типа построено на левом берегу. Внутри – три гидроагрегата по 15 МВт каждый, с турбинами поворотно-лопастного типа – обычно именно такие ставят на средненапорных ГЭС (расчетный напор на Юмагузинской – 40 метров, но разброс бывает от 53 до 17 метров). На Павловской ГЭС – турбины такого же типа; а вот на Нугушской, которая также расположена в Башкирии, почему-то были установлены радиально-осевые турбины (эта старая станция не входит в структуру БГК, а большую часть года не функционирует). 

Юмагузинская ГЭС оснащена современным оборудованием с высокой степенью автоматизации (минимум персонала – здесь работает всего 24 человека!). Генераторы имеют системы самовозбуждения (в БГК уверяют, что их тут установили впервые в России). Уникальные решения позволили свести практически к нулю и проливы масла. Используется автоматическая система двойного регулирования гидротурбин, что позволяет выжимать из них максимально возможный (в зависимости от напора) КПД, в среднем – 97%.

Вместо электрогидравлических регуляторов гидроагрегатами полностью управляет автоматика – компьютер сам устанавливает наиболее оптимальные режимы работы, благодаря чему ГЭС способна работать как при максимальном, так и при минимальном притоке (в зимние месяцы он вообще практически нулевой). В отличие от Павловской ГЭС, которая используется в РБ для покрытия пиков, Юмагузинская работает исключительно «по притоку» (поэтому зимой ее мощность падает до 6 МВт, а максимум летом может превышать установленную мощность – 51 МВт) – не в «базе», не в пиковых режимах станцию не используют. «Мы при этом являемся еще «толчковой» станцией при риске возникновения аварийных ситуаций для тепловых станций южного узла Башкирской энергосистемы», - добавляет начальник ГЭС Сергей Маликов.

По трем ЛЭП 110 кВ электроэнергия выдается в общую сеть – со дня пуска станция выработала уже боле 1,75 млрд кВт*часов, при себестоимости киловатта в 30-40 копеек ГЭС многократно окупила вложения в свое создание. Стоит отметить, что в структуре установленной мощности Башкирской энергосистемы (более 5,6 ГВт) на долю ГЭС приходится всего 4% (или чуть более 233 МВт, с учетом мощностей нескольких малых ГЭС). Более 93% же – это газовые ТЭС. В выработке доля гидроэнергии тоже не велика – в общих 24 млрд кВт*часов по итогам 2018 года, например, на ГЭС пришлось порядка 800 млн кВт*часов, или от 3,3%. Доля Юмагузинской ГЭС, в зависимости от гидрологической обстановки, от 120 до 180 млн кВт*часов, это меньше процента в выработке всех станций БГК. Однако наличие ВИЭ в энергосистеме повышает надежность и маневренность, особенно в локальных энергоузлах.

Александр Попов
В здании ГЭС стоят три гидроагрегата по 15 МВт каждый, с турбинами поворотно-лопастного типа – обычно именно такие ставят на средненапорных ГЭС.
Александр Попов шеф-редактор «Кислород.ЛАЙФ»